Máquinas automáticas

MÁQUINAS AUTOMÁTICAS Y ROBOTS
Desde hace cientos de años, el ser humano se las ha ingeniado para diseñar y construir máquinas. Existen
desde máquinas manuales hasta robots. Esta evolución es constante.
• De las máquinas a los robots
♦ Máquinas automáticas
Antiguamente las farolas eras de gas y había que encenderlas manualmente, pero en la actualidad son
eléctricas y entran en funcionamiento gracias a un interruptor crepuscular. Se encienden automáticamente.
Una instalación, sistema o máquina automática es la que es capaz de funcionar sin la intervención de ninguna
persona, es decir, la que actúa por un hecho determinado.
En 1738, Jacques Vaucanson construyó una máquina con partes automáticas. Era un telar donde las hebras de
los hilos se controlaban gracias a unas láminas de papel agujereadas.
En el último cuarto del siglo XVIII la era de la automatización de las máquinas vivió un gran impulso gracias
a la máquina de vapor, ya que ésta incorporaba mecanismos automáticos.
♦ Robots
Cuando una máquina tiene cierto grado de complejidad se denomina robot.
Este término se emplea para nombrar una gran variedad de máquinas o aparatos.
En la actualidad, los robots pueden considerarse máquinas mas o menos automatizadas que realizan acciones
siguiendo unas instrucciones que pueden estar programadas por algún sistema de control eléctrico,
electrónico, mecánico, neumático...
♦ Los antecedentes de los robots
Realmente los robots comenzaron a aparecer a mediados del siglo XX pero no se generalizó su uso industrial
hasta 20 años más tarde.
La palabra robot procede de labor, y la utilizó por primera vez un escritor en 1917.
Los androides antes eran lo más parecido a un robot. Proviene de la palabra griega andros (hombre) y eido
(forma).
Los androides repiten una serie de movimientos, por lo que no siempre se denominan robots.
Los autómatas o máquinas que imitan los movimientos de seres animados, también puedes confundirse con
los robots.
♦ Clasificación de los robots
La diferencia entre los autómatas, androides, máquinas automáticas y robots es el tratamiento que se da a la
información. Este tratamiento nos ayuda a diferenciar cuatro niveles:
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• Simples, formados por máquinas compuestas de automatismos secuenciales que van repitiendo
movimientos periódicamente.
• Se graban los movimientos que posteriormente el robot repetirá
• Los robots siguen instrucciones que previamente se han programado usando lenguajes de programación.
• Robots inteligentes, capaces de tomar decisiones según su estado y entorno.
♦ Funcionamiento de los robots
♦ Partes de los robots
Las partes más representativas son:
&Elementos motrices que generan todos los movimientos del robot. Suelen ser motores eléctricos, sistemas
neumáticos, o sistemas hidráulicos. También se les llama actuadores.
&Una estructura hecha de metal o plástico, que soporta los elementos del robot y posibilita su movimiento.
&Unos elementos ejecutores o terminales, que son los que realizan los trabajos finales.
Unos elementos sensores que detectan el entorno del robot. Pueden ser de posición, de sonido, de visión, de
tacto...
&Los controladores, que generalmente son algún tipo de ordenador y que pueden estar en el interior o en el
exterior del robot.
&Los elementos que suministran la energía al robot en el caso de que sean autónomos energéticamente.
♦ El desplazamiento de los robots
La mayoría tienen ruedas, orugas o patas.
Si es mediante patas es aconsejable que los robots tengan tres. Cuantas más patas, más estabilidad y se puedes
desplazar por terrenos muy abruptos.
Si el terreno presenta pequeños obstáculos o pendientes, son adecuadas las orugas, pero si es llano, las ruedas.
Existen robots que suben y bajan escaleras gracias a sensores de posición y ángulo que posibilitan que el robot
equilibre su peso.
En los robots de ruedas para girar, se hacen girar las ruedas laterales a distintas velocidades.
♦ Los músculos de los robots
Los sistemas hidráulicos son los más adecuados cuando se quieren transmitir grandes fuerzas.
Muchos brazos de robots usan cilindros hidráulicos para conseguir gran fuerza y mucha precisión. Esto es
posible gracias a dos principios físicos:
• Los líquidos casi no pueden comprimirse
• Al aplicar presión a un líquido, ésta se transmite por igual en todas direcciones.
Gracias a estos dos principios, si unimos dos jeringas idénticas mediante un tubo y las rellenamos de líquido,
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al apretar una, toda la fuerza aplicada se transmite a la otra. Pero, si la otra es mayor, la fuerza que se
transmite también será mayor.
Esto se debe a que la presión es la relación entre la fuerza y la superficie:
P = F/S
De donde se deduce que la fuerza vale:
F=PxS
Así, puesto que en un líquido la presión se mantiene constante en cualquier punto, si duplicamos la superficie,
duplicamos la fuerza.
♦ Las interfaces
Cuando el controlador del robot es un ordenador y necesitamos conectarlo también con los sensores, hay que
interponer elementos que adapten los datos de los sensores al ordenador y el ordenador a los motores del
robot. A estos elementos se les llama interfaces. Estos evitan que los circuitos de los diferentes elementos
repercutan entre sí y originen perturbaciones.
♦ La inteligencia artificial (IA)
Este concepto lo usó por primera vez en 1956 John McCarthy. Para entender que es, se observan estos dos
ejemplos:
• Una persona está jugando a un juego de ordenador y de repente gana. El ordenador detecta el fallo y lo
evita en la siguiente partida.
• Un robot insecto se programa para que se esconda cuando se encienda una luz. Pero si se le programa
además para que evite obstáculos, busque agujeros o desarrolle habilidades, de forma que se adapte al
entorno, se afirma que tiene IA.
♦ Los grados de libertad
Para que un robot se mueva ha de tener elementos rígidos ensamblados entre sí con articulaciones. A cada
movimiento posible que tenga el robot se le llama grado de libertad.
• Robots con sistemas mecánicos y eléctricos
Para entender realmente como funciona un robot, se analiza un sencillo brazo.
♦ Sistemas mecánicos
Nuestro sencillo robot tendrá dos grados de libertad. Uno para mover las pinzas y otro para el brazo y situarlas
donde convenga:
• Movimiento de las pinzas: Para abrir efectuamos dos encajes, uno en la pinza móvil y otro en el brazo,
para colocar una goma elástica que nos abra a las pinzas. Para cerrarlas se tira de un hilo mediante un motor
situado en el brazo. Para que la velocidad no sea muy elevada, el motor deberá disponer de una reductora.
• Movimiento del brazo: Fijaremos sobre la base del robot un mecanismo accionado por un motor que haga
girar el eje en uno u otro sentido. Para que la velocidad no sea elevada, el motor deberá tener una reductora.
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